老年认知障碍快速筛查系统

技术领域

本发明属于计算机技术、网络技术和通信技术在老年认知障碍方面的应用，适用于在康复中心、医院、养老院、社区和家庭，用于老年痴呆的早期快速筛查和辅助诊断。

背景技术

阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)是一种最常见的神经退行性疾病，临床上以隐袭起病、缓慢进展的痴呆为主要表现。轻度认知功能障碍(mild cognitiveimpairment，MCI)是介于正常老龄化与轻度痴呆之间的一种疾病，可存在一个或多个认知领域的损害，但生活功能和社会功能保持完好。正常人群进展为AD的概率为1％～2％，而MCI患者进展为AD的概率达到6％～25％，是AD的高危人群。AD的治疗效果欠佳，尤其是中晚期患者，因此美国食品和药物管理局已经有10多年未批准新的治疗手段。所以目前的研究重点已转向如何识别早期和临床前期AD，以便能早期干预以延缓痴呆进程、减少脑功能损害。

国内外多项研究表明，视觉空间和执行功能的缺损在认知缺损过程中出现时间较早，其中视觉短时记忆障碍尤为明显，特别是在图像记忆、注意过程以及抑制控制方面。故国外已有不少研究尝试应用眼球运动相关检查测定早期认知功能减退，但国内还缺少相关报道。

更，目前国内外对于MCI/AD的诊断主要依靠临床表现，此外也采用一些辅助诊断方法，如影像学检查、生物标志物测定、遗传学检测及神经电生理检查等。但这些检查因操作受限、价格昂贵或不被老年人接受等问题而实施困难。

因此，亟需提供一种可靠性良好、操作简单、便于普查、适用于我国拥有庞大人口基数的中老年人快速筛查认知障碍的系统。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种老年认知障碍快速筛查系统，包括眼动追踪装置、平衡仪以及筛查服务器。所述眼动追踪装置包括注视目标单元、目标刺激单元、以及眼动信息采集单元。注视目标单元用于在屏幕中央呈现供注视的目标。目标刺激单元用于对所述注视目标单元提供刺激以使所述注视目标单元出现、消失或移动。眼动信息采集单元用于采集眼部跟随注视目标单元出现、消失或移动时的眼部位置变化。所述平衡仪包括有平衡板和设置于所述平衡板下方的压力传感器，所述压力传感器用于采集所述平衡板承载的压力值。所述筛查服务器包括眼动轨迹计算单元、平衡重心计算单元以及判定单元。所述眼动轨迹计算单元基于所述眼动信息采集单元反馈的眼部位置变化计算眼跳数和/或眼跳延迟时间。所述平衡重心计算单元基于所述压力传感器反馈的压力值计算平衡重心位移和平衡重心偏移。所述判定单元基于所述眼跳数和/或眼跳延迟时间，和/或平衡重心位移和/或平衡重心偏移得到筛查结果。

示例性地，所述目标刺激单元包括线性移动刺激单元，所述线性移动刺激单元用于刺激所述注视目标单元以V1的线性速度在屏幕上移动。

示例性地，所述目标刺激单元包括间隔呈现刺激单元，所述间隔呈现刺激单元用于刺激所述注视目标单元于屏幕中心呈现t1时间后消失，并于t2时间后，重新刺激所述注视目标出现在屏幕左侧或右侧t3时间。

示例性地，所述筛查服务器还包括有任务指令单元，所述任务指令单元用于通过屏幕下达具体地注视目标单元要求。

示例性地，所述筛查服务器还包括有基本信息录入单元，所述基本信息录入单元用于获取测试者的基本个人信息。

示例性地，所述基本信息录入单元包括身份读卡器，所述身份读卡器用于读取测试者的身份证信息或社保卡信息。

示例性地，所述筛查服务器还包括有结果显示单元，所述结果显示单元用于显示判定单元得到的筛查结果。

示例性地，所述眼动追踪装置具有安装壳，所述注视目标单元、所述目标刺激单元以及所述眼动信息采集单元皆设置在所述安装壳上，所述安装壳与所述平衡板之间通过连接架连接，且所述安装壳位于所述连接架的上端，所述平衡板位于所述连接架的下端。

本发明将眼动追踪装置与平衡仪结合起来，基于眼动-平衡双任务认知对老年认知障碍进行筛查，可靠性良好、操作简单、实施容易、便于普查，老年人乐于接受，在节省人力物力的基础上使极大多数的老年人及他们的家庭获益，在提高他们生活质量的同时也减轻了社会负担。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明的一个示例性实施例的老年认知障碍快速筛查系统的结构图；

图2为根据本发明的一个示例性实施例的老年认知障碍快速筛查系统的基本构成框图；

图3为图1中示出的平衡仪的侧视图；以及

图4为图1中示出的平衡仪的仰视图(去掉平衡板)。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、眼动追踪装置；11、注视目标单元；12、目标刺激单元；13、眼动信息采集单元；20、平衡仪；21、平衡板；22、压力传感器；23、底板；24、转轴；25、四连杆机构；26、滚轮；27、限位边框；28、锁紧手柄；30、筛查服务器；31、眼动轨迹计算单元；32、平衡重心计算单元；33、判定单元；34、任务指令单元；35、基本信息录入单元；36、结果显示单元；40、安装壳；50、连接架。

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本发明的优选实施例，本发明可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。

结合参阅图1至图4，本发明的老年认知障碍快速筛查系统，包括眼动追踪装置10、平衡仪20以及筛查服务器30。

眼动追踪装置10包括注视目标单元11、目标刺激单元12、以及眼动信息采集单元13。注视目标单元11用于在屏幕中央呈现供注视的目标，该供注视的目标可以采用白色十字。目标刺激单元12用于对注视目标单元11提供刺激以使注视目标单元11出现、消失或移动。眼动信息采集单元13用于采集眼部跟随注视目标单元11出现、消失或移动时的眼部位置变化。

平衡仪20包括有平衡板21和设置于平衡板21下方的压力传感器22，压力传感器22用于采集平衡板21承载的压力值。平衡仪20可以采用现有常用的平衡仪。本发明实施例中，平衡仪20通过底板23放置在地面上，底板23上安装有转轴24，平衡板21可绕转轴24旋转，倾斜角度在0-25°之内，通过转轴24的设置，可以在系统工作时加入平衡扰动。底板23上还可安装有限位边框27，以防止倾斜角度过大，产生危险。压力传感器22安装在平衡板21的底部，压力传感器22可以为4个，4个压力传感器分别位于平衡板21的四个角部。为了方便调节，在底板23上还可以安装滚轮26，滚轮26连接有四连杆机构25，通过四连杆机构25可调整滚轮位置，从而实现倾斜角度调节。平衡板21上还连接有锁紧手柄28，当需要平衡板21自由倾斜时，松开锁紧手柄28；当需要平衡锁住时，拉动锁紧手柄28，可使平衡板21保证水平不动。

筛查服务器30包括眼动轨迹计算单元31、平衡重心计算单元32以及判定单元33。眼动轨迹计算单元31基于眼动信息采集单元13反馈的眼部位置变化计算眼跳数和/或眼跳延迟时间。平衡重心计算单元32基于压力传感器22反馈的压力值计算平衡重心位移和平衡重心偏移。判定单元33基于所述眼跳数和/或眼跳延迟时间，和/或平衡重心位移和/或平衡重心偏移得到筛查结果。

进一步地，目标刺激单元12包括线性移动刺激单元，线性移动刺激单元用于刺激注视目标单元11以V1的线性速度在屏幕上移动。

进一步地，目标刺激单元12包括间隔呈现刺激单元，间隔呈现刺激单元用于刺激注视目标单元11于屏幕中心呈现t1时间后消失，并于t2时间后，重新刺激所述注视目标出现在屏幕左侧或右侧t3时间。

进一步地，筛查服务器30还包括有任务指令单元34，任务指令单元34用于通过屏幕下达具体地注视目标单元要求。例如，任务指令单元34可通过屏幕下达后文中提及地“对照任务”、“追随任务”、“朝向眼跳任务”、“反向眼跳任务”，目标刺激单元12基于任务指令单元34下达的具体地注视目标单元要求，采用对应的刺激方式，如，任务指令单元34下达“追随任务”时，目标刺激单元12的线性移动刺激单元刺激注视目标单元11以V1的线性速度在屏幕上移动，同时，要求被测试者用眼球追随注视目标单元11移动。

进一步地，筛查服务器30还包括有基本信息录入单元35，基本信息录入单元35用于获取测试者的基本个人信息。较佳地，基本信息录入单元35包括身份读卡器，所述身份读卡器用于读取测试者的身份证信息或社保卡信息。

进一步地，筛查服务器30还包括有结果显示单元36，结果显示单元36用于显示判定单元33得到的筛查结果。结果显示单元36可以由眼动追踪装置10用的屏幕充当，也可以采用打印机实现，以通过打印机将筛查结果打印显示。

为了方便安装，眼动追踪装置10具有安装壳40，注视目标单元11、目标刺激单元12以及眼动信息采集单元13皆设置在安装壳40上，安装壳40与平衡板21之间通过连接架50连接，且安装壳40位于连接架50的上端，平衡板21位于连接架50的下端。或者，注视目标单元11、目标刺激单元12以及眼动信息采集单元13皆集成在安装壳40内，安装壳40上设置屏幕。

本发明的系统在使用时，可方便进行如下操作：

1、通过基本信息录入单元35(如、身份证读卡器)，读取身份证信息，确认被测试者身份；

2、被测试者坐或站立于平衡仪20的平衡板21上，最大倾斜角度25°；

3、被测试者采用标准Romberg体位(Standard Romberg condition)，双足跟分开4cm，呈30°夹角站立，双上肢自然置于躯干两侧，保持静态姿势，双眼视线与注视目标单元11呈现位置水平，身体中线与屏幕中心点对齐；

4、测试过程中保持平衡；

5、测试结束生成本次快筛报告。

测试时，基于眼动追踪与平衡功能的双任务认知功能，可包括4个不同眼动形式的认知任务(同时根据不同任务加入不同平衡扰动)：

每个任务缺省情况进行一定时间，如25.6s。

1)对照任务：

要求被测试者注视(fixation)屏幕中央的注视目标单元11，如，白色十字(视角0.5°)，同时采集平衡测试参数(即，基于压力传感器22反馈的压力值，平衡重心计算单元32计算出平衡重心位移和平衡重心偏移)。

2)追随(pursuits)任务：

注视目标单元11呈现白色十字(呈现时长可以为400ms、600ms、800ms随机)，目标刺激单元12的线性移动刺激单元刺激注视目标单元11以v1(如，15°/s)的线性速度在屏幕上移动，要求被测试者保持身体平衡，不转动头部，用眼球追随注视目标单元11移动。

3)朝向眼跳(pro-saccades)任务：

目标刺激单元12的间隔呈现刺激单元刺激注视目标单元11，使在屏幕中心呈现注视目标单元11t1时间(如，2000～3500ms)，之后注视目标单元11消失，t2时间(如200ms)后，再使注视目标单元11重新出现在屏幕左侧或右侧t3时间(如1000ms)，要求被测试者快速看向注视目标单元11，同时保持身体平衡，头部不允许转动。

4)反向眼跳(anti-saccades)任务：

目标刺激单元12的间隔呈现刺激单元刺激注视目标单元11，使在屏幕中心呈现注视目标单元11t1时间(如，2000～3500ms)，之后注视目标单元11消失，t2时间(如200ms)后，再使注视目标单元11重新出现在屏幕左侧或右侧，要求患者快速看向注视目标单元11出现位置的相反侧t3时间(如1000ms)，同时保持身体平衡，头部不允许转动。

判定单元33进行数据分析时，基于眼动仪10提供的眼部位置信息得出眼动轨迹曲线，并基于4个压力传感器22反馈的压力与位置信号，采用基础力学模型的重心计算方法得出平衡重心曲线，然后基于AD，MCI病理以及对应统计学意义进行分析计算，基于计算结果给出初步的判定，作为医生最终判定的参考。如计算分析结果对应眼动/平衡参数数值介于下述范围，则初步估计被测试者存在MCI/AD的概率较高。可提供给医生一个判定参考。

对照任务(无平衡扰动)

被干扰眼跳数≥10

对照任务(带平衡扰动)

被干扰眼跳数≥15

平衡重心偏移轨迹长度≥160cm

平衡重心偏移轨迹面积≥80∏cm

平衡位移平均速率≥8cm/s

追随任务

追视眼跳数≥10

朝向眼跳任务

眼跳延迟时间≥1.5s

反向眼跳任务

眼跳延迟时间≥2s

反向眼跳错误数≥5

另外，当任务处为无平衡扰动时，需要满足如下平衡数据要求，判定为测验有效：

平衡重心偏移轨迹长度≤80cm

平衡重心偏移轨迹面积≤40∏cm

平衡位移平均速率≤4cm/s

如被测试者无法站立，则以坐姿进行所有无平衡扰动测试，不再进行带平衡扰动测试。

基于上述判定，结合大数据反馈，本发明的系统可根据医生的实际临床数据进行更新迭代，以达到更加符合老年人快筛目的的金标准。

本发明的系统，将眼动追踪装置与平衡仪结合起来，基于眼动-平衡双任务认知对老年认知障碍进行筛查，可靠性良好、操作简单、实施容易、便于普查，老年人乐于接受，在节省人力物力的基础上使极大多数的老年人及他们的家庭获益，在提高他们生活质量的同时也减轻了社会负担。且，由于通过眼动追踪装置进行眼动检查是一项操作简便、历时短、无创、收费低廉的检查方式，在基层医院容易推广；同时引入的眼动-平衡双任务认知检测，基于数据采集分析给出快速筛查结果，能为老龄化认知功能损害的防治提供安全、有效、快捷的检查手段。

本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“垂直”、“水平”和“顶”、“底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。